احمد آذری

در این تحقیق، تأثیر تغییرات سرعت چرخش پروانه راشتون درون بیورآکتور به منظور پخش مناسب هوا، بررسی نرخ کرنش برشی، شبیه سازی و بررسی شد. شبیه سازی انجام شده با رویکرد چند فازی، مدل فاز پراکنده صفر معادله، با کمک مدل اغتشاش K-Epsilon Standard، به صورت پایا و سه بُعدی توسط مجموعه نرم افزاری ANSYS Products ورژن R3 2019 و نرم افزار Ansys CFX انجام گرفت. معادلات حاکم بر سیستم با روش حجم محدود برای کل سیستم محاسبه شد. به منظور تزریق مناسب هوا به درون بیورآکتور، از یک حلقۀ حباب ساز که در زیر پروانه قرار گرفته است، استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که افزایش سرعت چرخش پروانه می تواند به پخش بهتر هوا درون بیورآکتور کمک کند؛ اما از طرفی موجب افزایش نرخ کرنش برشی درون بیورآکتور می شود. همچنین، افزایش سرعت چرخش پروانه بیش از 150 دور بر دقیقه موجب افزایش اغتشاش در مایع شده و تأثیرات آن روی فاز گاز کاهش می یابد. علاوه بر این، با در نظر گرفتن سرعت چرخش پروانه و تأثیر آن بر روی میزان اختلاط فاز گاز و مایع، تنش درون مایع و نرخ متوسط انتقال جرم، می توان سرعت 350 تا 450 دور بر دقیقه را برای سرعت بهینه در نظر گرفت. در نهایت، مشخص شد که با افزایش سرعت چرخش پروانه نمی توان به اختلاط بهتر در بیورآکتور رسید و می بایست سرعت بهینه را مشخص کرد.